《Environmental Pollutants and Bioavailability》：Mechanisms underlying the adverse health outcomes of dibutyl phthalate and bis(2-ethylhexyl) phthalate based on network toxicology, molecular docking, and molecular dynamics simulation
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邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）的广泛使用引发了对其潜在人类健康毒性的关注。本研究旨在识别DBP和DEHP的潜在靶点及其相关通路。研究人员通过功能富集分析和蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络预测潜在靶蛋白，以鉴定核心靶点，同
邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）的广泛使用引发了对其潜在人类健康毒性的关注。本研究旨在识别DBP和DEHP的潜在靶点及其相关通路。研究人员通过功能富集分析和蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络预测潜在靶蛋白，以鉴定核心靶点，同时利用分子对接和分子动力学（MD）模拟验证DBP与其靶蛋白之间的相互作用。结果表明，DBP/DEHP靶点显著富集于多条通路，其中脂质与动脉粥样硬化通路为本研究的主要关注点，此外还包括孕酮介导的卵母细胞成熟通路和前列腺癌通路。研究鉴定了与脂质和动脉粥样硬化相关的四个核心蛋白，即GSK3B、MAPK1、HSP90AA1和SRC。分子对接结果证明DBP/DEHP与这四个核心蛋白之间存在强相互作用。MD模拟进一步证实了DBP与其两个蛋白靶点（GSK3B和HSP90AA1）的有效结合。通过整合网络毒理学、分子对接和MD模拟，本研究为理解DBP和DEHP的生物学效应提供了初步的计算假设和机制线索。这些计算机模拟（in silico）发现亦为邻苯二甲酸酯类污染物的优先污染物风险评估和毒性效应机制解释提供了理论支持。
塑料污染已成为普遍环境问题。邻苯二甲酸酯类（PAEs）塑化剂被广泛添加至高分子材料中以提升柔韧性和弹性。其中，邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）是最常用的PAEs，具有内分泌干扰特性，与生殖发育异常、代谢紊乱和癌症风险等不良健康结局相关。然而，其毒理机制涉及多靶点、多通路，尚未完全阐明。既往研究较少同时整合网络毒理学、激酶组分析、分子对接和分子动力学模拟对二者进行系统解析。因此，本研究旨在通过多种计算工具和数据库，全面探索DBP和DEHP的潜在靶点、相关通路及毒性机制，为目标污染物风险评估和毒性效应机制解释提供理论支持。
研究人员采用公开数据库与计算平台开展了系统性的计算毒理学研究。从PubChem获取DBP和DEHP的化学结构；利用PharmMapper进行全蛋白质组（proteome-wide）靶点预测；通过EnrichR对靶基因进行基因集富集分析；使用STRING数据库构建蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络，并由Cytoscape的cytoHubba插件以八种算法（MCC、MNC、EPC、Degree、Closeness、Betweenness、Radiality、Stress）鉴定核心（hub）蛋白；采用SwissTargetPrediction进行基于结构相似性的靶点预测；利用KinomeX平台预测激酶组范围内靶点，并以KinMap进行可视化；使用miRDB预测调控hub基因的miRNA；采用AutoDock进行分子对接，并使用Gromacs进行50 ns分子动力学（MD）模拟以验证复合物稳定性。该研究为纯计算分析，未涉及实验样本队列。
**3.1 DBP/DEHP的全蛋白质组靶点预测**：PharmMapper结果显示，DBP和DEHP各获得288个预测靶蛋白，其中87.6%为两者共有，表明二者靶点高度重叠。
**3.2 富集分析结果**：EnrichR、基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，靶基因显著富集于脂质与动脉粥样硬化、孕酮介导的卵母细胞成熟、前列腺癌等通路；GO分析主要涉及肽基丝氨酸修饰、蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、核受体活性等条目。疾病基因网络（DisGeNET）疾病富集提示与阿尔茨海默病相关；Tabula Sapiens组织特异性分析显示肝细胞和红细胞为优先细胞靶点，提示肝毒性和血液毒性风险。
**3.3 PPI网络与核心蛋白**：STRING和Cytoscape构建的PPI网络显示，ALB、HSP90AA1、ESR1、EGFR、MAPK1和PPARG等具有较高节点度。八种算法交叉鉴定出多个hub蛋白，其中GSK3B、MAPK1、HSP90AA1和SRC显著富集于脂质与动脉粥样硬化通路，成为后续验证重点。
**3.4 基于结构相似性的靶点预测**：SwissTargetPrediction结果显示，DBP优先靶向细胞色素P450 11B2、5-HT6受体和组织蛋白酶K；DEHP优先靶向蛋白激酶C delta、蛋白酪氨酸磷酸酶1B、蛋白激酶C alpha、T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶和雄激素受体。靶点类别分析表明，DBP靶点以蛋白酶（20%）、家族A G蛋白偶联受体（16%）和膜受体（14%）为主；DEHP靶点以蛋白酶（18%）、激酶（14%）和电压门控离子通道（14%）为主。
**3.5 激酶组范围内靶点**：KinomeX预测显示，二者共同靶向HRI和FER激酶；DBP还靶向RIPK1，DEHP则靶向ROS激酶。
**3.6 miRNA-核心基因网络构建**：miRDB预测显示，靶向GSK3B、SRC、HSP90AA1和MAPK1的miRNA数量分别为375、85、68和316个；以目标评分>70为阈值，分别筛选出176、36、27和170个，并构建了miRNA-核心基因调控网络。
**3.7 分子对接验证**：AutoDock结果显示，DBP与GSK3B的ARG-180、ARG-96、LYS-205、LYS-292残基，与MAPK1的LYS-71、GLU-332残基，与HSP90AA1的THR-174、GLU-16残基，与SRC的THR-521、PHE-520残基发生相互作用；DEHP同样与这四种蛋白的不同残基结合。这些结果验证了预测靶点的结构可行性。
**3.8 分子动力学模拟**：MD模拟结果显示，DBP-HSP90AA1复合物的均方根偏差（RMSD）曲线随模拟进行逐渐平稳，表明该复合物高度稳定；DBP-GSK3B复合物RMSD波动较大，可能与其双链结构有关。但两者的均方根波动（RMSF）和回旋半径（Rg）曲线均趋于平稳，整体上证实DBP能有效结合两个靶蛋白。
讨论部分总结：研究人员指出，富集通路与既往关于邻苯二甲酸单丁酯（MBP）和双酚A的研究结果一致；四个hub蛋白在脂质代谢和动脉粥样硬化中发挥重要作用，并可能对儿童神经发育、哮喘和生长产生影响。激酶靶点如HRI、FER、RIPK1和ROS涉及细胞应激、炎症、凋亡和癌症等关键过程，提示毒理机制复杂性。研究局限性包括：计算预测需通过体外和体内实验进一步验证，且MD模拟仅采用单轨迹，存在固有随机性。
研究结论：在这项计算研究中，研究人员系统探索了DBP和DEHP引发的系统毒理学机制。关键发现是，DBP和DEHP可能主要通过四个核心蛋白靶点（GSK3B、MAPK1、HSP90AA1和SRC）扰乱脂质代谢和动脉粥样硬化相关信号通路，这些核心蛋白是PAE诱导不良健康结局的潜在毒性靶点。这些计算发现不仅为理解DBP和DEHP导致脂质代谢紊乱和动脉粥样硬化的潜在毒性靶点和机制提供了理论线索，而且进一步推动了网络毒理学、分子对接和MD模拟技术在环境污染物研究中的应用。所有结果均来自计算预测，仍需体外和体内实验验证；该研究将为未来风险评估提供有价值见解，解释相关化合物的作用方式，并增进对PAEs潜在危害的科学认识。
